一种低速发动机排气自适应控制算法

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202410839985.0 申请日 2024-06-26
公开(公告)号 CN118622482A 公开(公告)日 2024-09-10
申请人 中船动力研究院有限公司; 申请人类型 企业
发明人 方泽立; 许德春; 第一发明人 方泽立
权利人 中船动力研究院有限公司 权利人类型 企业
当前权利人 中船动力研究院有限公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份:上海市 城市 当前专利权人所在城市:上海市浦东新区
具体地址 当前专利权人所在详细地址:上海市浦东新区中国(上海)自由贸易试验区临港新片区沧海路1800号 邮编 当前专利权人邮编:200120
主IPC国际分类 F02D13/02 所有IPC国际分类 F02D13/02
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 7 专利文献类型 A
专利代理机构 上海申汇专利代理有限公司 专利代理人 翁若莹;
摘要 本 发明 属于 发动机 电控技术领域,具体涉及一种低速发动机排气 阀 自适应控制 算法 ,包括步骤有:获取排气阀的位移反馈 电流 ;赋初值;计算电流变化率,判断排气阀的稳态、瞬态或中间状态,获得排气阀全开电流或排气阀全关电流;排气阀指令工作的数值比较,得到开启时间或关闭时间。本发明通过电流变化率区别排气阀的状态,从而在稳态采集位移反馈平均电流以作为排气阀全开电流或排气阀全关电流,排气阀全开电流或排气阀全关电流除初始之外,都是根据本发明的算法得到,因此,即使位移反馈发生变化,仍能自动跟随实际的位移,从而可以对排气阀进行自适应控制,实现在各类原因导致的排气阀位移反馈范围不同与范围变化的情况下对排气阀进行准确控制。
权利要求

1.一种低速发动机排气自适应控制算法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:给排气阀全开电流和排气阀全关电流赋初值;
步骤S2:获取排气阀的位移反馈电流;
步骤S3:计算电流变化率,判断排气阀的状态,其中,排气阀的状态包括稳态、瞬态和中间状态,电流变化率=(本次位移反馈电流‑上次位移反馈电流)/步长,步长为执行一步程序的时间;
步骤S4:若电流变化率小于等于阈值时,则排气阀处于稳态,此时,计算位移反馈平均电流以及比例值,其中,比例值=(位移反馈平均电流‑排气阀全关电流)/(排气阀全开电流‑排气阀全关电流);
若比例值大于0.5时,则输出排气阀全开电流,且排气阀全开电流=位移反馈平均电流;
若比例值小于等于0.5时,则输出排气阀全关电流,且排气阀全关电流=位移反馈平均电流;
步骤S5:若当前状态为稳态且电流变化率大于阈值时,则排气阀处于瞬态;
步骤S6:若当前状态为瞬态且电流变化率小于阈值时,则排气阀处于中间状态,其中,中间状态为从瞬态跳转为稳态的过程状态;
步骤S7:获得排气阀全开电流或排气阀全关电流后,以排气阀全开电流的比例值作为开启电流,排气阀全关电流的比例值作为关闭电流,以电流曲线经过开启电流、关闭电流时的曲轴度作为排气阀的开启角或关闭角,再与排气阀指令打开或关闭获取的开启电流、关闭电流、开启角或关闭角进行比较,得到开启时间或关闭时间。
2.如权利要求1所述的一种低速发动机排气阀自适应控制算法,其特征在于,在计算电流变化率的过程中,包括:将多个位移反馈电流用循环队列存放,对队列各元素取和,再除以队列长度。
3.如权利要求2所述的一种低速发动机排气阀自适应控制算法,其特征在于,执行一步程序,采集一次位移反馈电流。
4.如权利要求1或3所述的一种低速发动机排气阀自适应控制算法,其特征在于,步长为1‑10ms。
5.如权利要求1所述的一种低速发动机排气阀自适应控制算法,其特征在于,在排气阀处于中间状态中,当达到了确认时间,则排气阀处于稳态;其中,进入中间状态时记录进入时刻,之后记录当前时刻,并计算当前时刻与进入时刻的时间差,当时间差>确认进入稳态的延时,则认为达到了确认时间,确认进入稳态的延时是已知的参数。
6.如权利要求1所述的一种低速发动机排气阀自适应控制算法,其特征在于,在发出排气阀指令之前的初始状态,排气阀处于关闭状态,给出排气阀打开指令后进入打开中状态,在打开中状态监测位移反馈电流,达到开启电流则排气阀打开成功,进入打开状态,记录跳转时的角度作为开启角、距打开指令的时间作为开启时间;
给出排气阀关闭指令后进入关闭中状态,在关闭中状态监测位移反馈电流,达到关闭电流则排气阀关闭成功,进入关闭状态,记录跳转时的角度作为关闭角、距关闭指令的时间作为关闭时间。
7.如权利要求6所述的一种低速发动机排气阀自适应控制算法,其特征在于,若在打开中状态监测的位移反馈电流超过开启超时时间未达到开启电流,进入错误及关闭状态,判定排气阀开启故障且排气阀处于关闭状态;若在关闭中状态监测的位移反馈电流超过关闭超时时间未达到关闭电流,进入错误及打开状态,判定排气阀关闭故障且排气阀处于打开状态。

说明书全文

一种低速发动机排气自适应控制算法

技术领域

[0001] 本发明涉及发动机电控技术领域,特别涉及一种低速发动机排气阀自适应控制算法。

背景技术

[0002] 排气阀是低速发动机的重要组件,其开启、关闭的正时影响燃烧与排放。如果排气阀出现无法打开的故障,可能造成气缸过高,影响设备与人身安全。因此排气阀的准确控制十分重要,一般使用位移传感器测量排气阀的行程,以监测排气阀的运行情况。由于制造、装配误差等原因,不同气缸的排气阀位移传感器反馈范围不同。温度变化、机械振动等原因也会导致同一个气缸在一段使用时间后位移反馈范围发生变化,无法对排气阀进行准确控制。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为了解决背景技术存在的技术问题,为此,提供了一种低速发动机排气阀自适应控制算法,解决了排气阀的自适应控制问题,实现在各类原因导致的排气阀位移反馈范围不同与范围变化的情况下对排气阀进行准确控制。
[0004] 为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下:
[0005] 一种低速发动机排气阀自适应控制算法,包括以下步骤:
[0006] 步骤S1:给排气阀全开电流和排气阀全关电流赋初值;
[0007] 步骤S2:获取排气阀的位移反馈电流;
[0008] 步骤S3:计算电流变化率,判断排气阀的状态,其中,排气阀的状态包括稳态、瞬态和中间状态,电流变化率=(本次位移反馈电流‑上次位移反馈电流)/步长,步长为执行一步程序的时间;
[0009] 步骤S4:若电流变化率小于等于阈值时,则排气阀处于稳态,此时,计算位移反馈平均电流以及比例值,其中,比例值=(位移反馈平均电流‑排气阀全关电流)/(排气阀全开电流‑排气阀全关电流);
[0010] 若比例值大于0.5时,则输出排气阀全开电流,且排气阀全开电流=位移反馈平均电流;
[0011] 若比例值小于等于0.5时,则输出排气阀全关电流,且排气阀全关电流=位移反馈平均电流;
[0012] 步骤S5:若当前状态为稳态且电流变化率大于阈值时,则排气阀处于瞬态;
[0013] 步骤S6:若当前状态为瞬态且电流变化率小于阈值时,则排气阀处于中间状态,其中,中间状态为从瞬态跳转为稳态的过程状态;
[0014] 步骤S7:获得排气阀全开电流或排气阀全关电流后,以排气阀全开电流的比例值作为开启电流,排气阀全关电流的比例值作为关闭电流,以电流曲线经过开启电流、关闭电流时的曲轴度作为排气阀的开启角或关闭角,再与排气阀指令打开或关闭获取的开启电流、关闭电流、开启角或关闭角进行比较,得到开启时间或关闭时间。
[0015] 以下为本发明进一步限定的技术方案,在计算电流变化率的过程中,包括:将多个位移反馈电流用循环队列存放,对队列各元素取和,再除以队列长度。
[0016] 以下为本发明进一步限定的技术方案,执行一步程序,采集一次位移反馈电流。
[0017] 以下为本发明进一步限定的技术方案以下为本发明进一步限定的技术方案,步长为1‑10ms。
[0018] 以下为本发明进一步限定的技术方案,在排气阀处于中间状态中,当达到了确认时间,则排气阀处于稳态;其中,进入中间状态时记录进入时刻,之后记录当前时刻,并计算当前时刻与进入时刻的时间差,当时间差>确认进入稳态的延时,则认为达到了确认时间,确认进入稳态的延时是已知的参数。
[0019] 以下为本发明进一步限定的技术方案,在发出排气阀指令之前的初始状态,排气阀处于关闭状态,给出排气阀打开指令后进入打开中状态,在打开中状态监测位移反馈电流,达到开启电流则排气阀打开成功,进入打开状态,记录跳转时的角度作为开启角、距打开指令的时间作为开启时间;
[0020] 给出排气阀关闭指令后进入关闭中状态,在关闭中状态监测位移反馈电流,达到关闭电流则排气阀关闭成功,进入关闭状态,记录跳转时的角度作为关闭角、距关闭指令的时间作为关闭时间。
[0021] 以下为本发明进一步限定的技术方案,若在打开中状态监测的位移反馈电流超过开启超时时间未达到开启电流,进入错误及关闭状态,判定排气阀开启故障且排气阀处于关闭状态;若在关闭中状态监测的位移反馈电流超过关闭超时时间未达到关闭电流,进入错误及打开状态,判定排气阀关闭故障且排气阀处于打开状态。
[0022] 相对于现有技术,本发明具有如下技术效果:
[0023] 本发明通过电流变化率区别排气阀在稳态、瞬态或中间状态,从而在稳态采集位移反馈平均电流以作为排气阀全开电流或排气阀全关电流,排气阀全开电流或排气阀全关电流除初始之外,都是根据本发明的算法得到,因此,即使位移反馈发生变化,仍能自动跟随实际的位移,从而可以对排气阀进行自适应控制,实现在各类原因导致的排气阀位移反馈范围不同与范围变化的情况下对排气阀进行准确控制。
[0024] 下面结合附图实施例,对本发明进一步说明。

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026] 图1是本发明的算法状态图;
[0027] 图2是本发明进行指令控制排气阀运行的过程状态示意图;
[0028] 图3是本发明中排气阀位移反馈电流曲线图,其中,横坐标为时间,纵坐标为电流。

具体实施方式

[0029] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0030] 如图1‑3所示,提供一种低速发动机排气阀自适应控制算法,如图1所示,具体包括以下步骤:
[0031] 步骤S1:给排气阀全开电流和排气阀全关电流赋初值,即程序进行初始化。
[0032] 步骤S2:获取排气阀的位移反馈电流。使用位移传感器及数模转换采集排气阀位移反馈。典型的排气阀位移反馈电流曲线如图3所示,在排气阀处于关闭状态时,其位移反馈电流保持在一个较低电流;在排气阀处于开启状态时,其位移反馈保持一个较高电流。排气阀的打开与关闭用时较短,打开时存在超调、震荡过程。使用状态机采集排气阀全开电流和排气阀全关电流,其中,排气阀全开电流指排气阀完全打开时的位移反馈电流,排气阀全关电流指排气阀完全关闭时的位移反馈电流。
[0033] 步骤S3:计算电流变化率,判断排气阀的状态,其中,排气阀的状态包括稳态、瞬态和中间状态。稳态指排气阀位移保持不变的状态;瞬态指排气阀位移迅速变化的状态;中间状态指从瞬态跳转为稳态的过程状态。电流变化率=(本次位移反馈电流‑上次位移反馈电流)/步长,步长为执行一步程序的时间。
[0034] 在计算电流变化率的过程中,包括:将多个位移反馈电流用循环队列存放,对队列各元素取和,再除以队列长度。执行一步程序,采集一次位移反馈电流。上述的初始化即最开始执行1次的程序,步长可以取1ms、5ms或10ms。
[0035] 步骤S4:若电流变化率小于等于阈值(阈值为参数,在算法运行时,参数保持不变)时,则排气阀处于稳态,此时,计算位移反馈平均电流以及比例值,其中,比例值=(位移反馈平均电流‑排气阀全关电流)/(排气阀全开电流‑排气阀全关电流);
[0036] 若比例值大于0.5时,则输出排气阀全开电流,且排气阀全开电流=位移反馈平均电流;
[0037] 若比例值小于等于0.5时,则输出排气阀全关电流,且排气阀全关电流=位移反馈平均电流。
[0038] 步骤S5:若当前状态为稳态且电流变化率大于阈值时,则排气阀处于瞬态。
[0039] 步骤S6:若当前状态为瞬态且电流变化率小于阈值时,则排气阀处于中间状态,其中,中间状态为从瞬态跳转为稳态的过程状态。在排气阀处于中间状态中,当达到了确认时间,则排气阀处于稳态;其中,进入中间状态时记录进入时刻,之后记录当前时刻,并计算当前时刻与进入时刻的时间差,当时间差>确认进入稳态的延时,则认为达到了确认时间,确认进入稳态的延时是已知的参数。
[0040] 步骤S7:获得排气阀全开电流或排气阀全关电流后,以排气阀全开电流的比例值作为开启电流,排气阀全关电流的比例值作为关闭电流,以电流曲线经过开启电流、关闭电流时的曲轴角度作为排气阀的开启角或关闭角,再与排气阀指令打开或关闭获取的开启电流、关闭电流、开启角或关闭角进行比较,得到开启时间或关闭时间。
[0041] 如图2所示,在发出排气阀指令之前的初始状态,排气阀处于关闭状态,给出排气阀打开指令后进入打开中状态,在打开中状态监测位移反馈电流,达到开启电流则排气阀打开成功,进入打开状态,记录跳转时的角度作为开启角、距打开指令的时间作为开启时间。
[0042] 给出排气阀关闭指令后进入关闭中状态,在关闭中状态监测位移反馈电流,达到关闭电流则排气阀关闭成功,进入关闭状态,记录跳转时的角度作为关闭角、距关闭指令的时间作为关闭时间。
[0043] 若在打开中状态监测的位移反馈电流超过开启超时时间(开启超时时间为参数,在算法过程中为已知值且保持不变)未达到开启电流,进入错误及关闭状态,判定排气阀开启故障且排气阀处于关闭状态;若在关闭中状态监测的位移反馈电流超过关闭超时时间(关闭超时时间为参数,在算法过程中为已知值且保持不变)未达到关闭电流,进入错误及打开状态,判定排气阀关闭故障且排气阀处于打开状态。
[0044] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围内。
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